Розробка експериментально-розрахункової моделі випуску продуктів згоряння при термоімпульсній обробці
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.267798Ключові слова:
ТЕМ обробка, керований випуск, числове моделювання, цифровий близнюкАнотація
Об’єктом дослідження є способи забезпечення швидкості та повторюваності роботи клапану випуску продуктів згорання термоімпульсної установки, які є найважливішими параметрами, що забезпечують прецизійність фінішної обробки детонуючими газовими сумішами. Дослідження націлене на аналіз процесу випуску продуктів згоряння у клапані пропонованої конструкції; виявлення факторів, які впливають на швидкість його відкривання; встановлення характеру зміни газодинамічних параметрів в камері згоряння. Реалізовано експериментальні дослідження на спеціалізованому стенді імітації роботи клапану з вимірюванням тиску в газових порожнинах та контролю переміщення рухомого стакану клапану інкрементальним енкодером. Інформація про положення рухомого стакану отримана в режимі реального часу з вирішальною здатністю 3 мкм. Експериментальне дослідження показало, що збільшення швидкості спрацьовування клапану розглянутої конструкції до величин, необхідних для прецизійної термоімпульсній обробки (0,01 с) можливе за умови використання стисненого повітря. Для дослідження процесів течії високотемпературних газів при роботі клапану керованого випуску, частково зануреного у воду, розроблено числову модель. Особливістю моделі є урахування реальних значень сили тертя, що діє на рухому частину клапану, за рахунок введення сили супротиву, що діє на рухомий стакан. Величина цієї сили при заданих початкових умовах призначається з умови забезпечення збігу між розрахунковим часом відкривання клапану та його осередненим значенням, отриманим при натурних експериментах. Для діапазону розрахункових умов виходячи з нижньої межі робочого тиску продуктів згоряння у камері термоімпульсного обладнання визначено рівень води, на який клапан необхідно частково занурити для безпечної роботи
Посилання
- Struckmann, J., Kieser, A. (2020). Thermal deburring. ATL Anlagentechnik Luhden GmbH.
- Plankovskyy, S., Popov, V., Shypul, O., Tsegelnyk, Y., Tryfonov, O., Brega, D. (2021). Advanced thermal energy method for finishing precision parts. Advanced Machining and Finishing, 527–575. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-12-817452-4.00014-2
- Zhao, B., Wei, K., Liu, C., Liu, Q.-Y. (2013). Thermal energy deburring process for parts of hydraulic mechanism in high-voltage switchgear. Gaoya Dianqi/High Voltage Apparatus, 49 (3), 134–138.
- Shypul, O., Myntiuk, V. (2020). Transient Thermoelastic Analysis of a Cylinder Having a Varied Coefficient of Thermal Expansion. Periodica Polytechnica Mechanical Engineering, 64 (4), 273–278. doi: https://doi.org/10.3311/ppme.14733
- Bozhko, V. P., Losev, A. V., Takoriants, M. P., Pleshkov, V. I., Strizhenko, V. E., Levityansky, I. A. et al. (1989). Pat. No. US4802654A. Thermopulse Apparatus for Deburring Parts. No. 4802654. Available at: https://patentimages.storage.googleapis.com/6e/6b/7f/767c65c6595210/US4802654.pdf
- Krivtsov, V. S., Botashev, A. Yu., Maznichenko, S. A. et al. (2005). Impul'snaya rezka goryachego metalla. Kharkiv: Nats. aerokosm. un-t «KhAI», 476.
- Conrad, H.-J., Kaercher, J. (2002). Pat. No. EP1232822A1. Device for thermal deburring of a workpiece. No. 02003311.4; declareted: 13.02.2002; published: 21.08.2002. Available at: https://patents.google.com/patent/EP1232822A1/en
- Plankovskoho, S. I. (Ed.) (2020). Rozroblennia avtomatyzovanoho kompleksu dlia pretsyziynoho termoimpulsnoho obroblennia detonuvalnymy hazovymy sumishamy: naukovi materialy. Kharkiv: Nats. aerokosm. un-t im. M. Ye. Zhukovskoho «Kharkiv. aviats. in-t», 318.
- Gehrmann, C., Gunnarsson, M. (2020). A Digital Twin Based Industrial Automation and Control System Security Architecture. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 16 (1), 669–680. doi: https://doi.org/10.1109/tii.2019.2938885
- Kong, K.-J., Jung, S.-H., Jeong, T.-Y., Koh, D.-K. (2019). 1D-3D coupling algorithm for unsteady gas flow analysis in pipe systems. Journal of Mechanical Science and Technology, 33 (9), 4521–4528. doi: https://doi.org/10.1007/s12206-019-0848-2
- Sobieski, W., Grygo, D. (2020). Fluid flow in the impulse valve of a hydraulic ram. Technical Sciences, 3 (22). doi: https://doi.org/10.31648/ts.4965
- Zhu, F., Liu, W., Li, X., Li, Z., Yan, T. (2022). Numerical simulation of gas-liquid two-phase flow on an attitude control system. Journal of Physics: Conference Series, 2276 (1), 012040. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/2276/1/012040
- Plankovskyy, S. I., Shypul, O. V., Zaklinskyy, S. A., Tryfonov, O. V. (2018). Dynamic method of gas mixtures creation for plasma technologies. Problems of Atomic Science and Technology, 118 (6), 189–193. Available at: https://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2018_6/article_2018_6_189.pdf
- Philipbar, B. M., Waters, J., Carrington, D. B. (2020). A finite element Menter Shear Stress turbulence transport model. Numerical Heat Transfer, Part A: Applications, 77 (12), 981–997. doi: https://doi.org/10.1080/10407782.2020.1746155
- Raje, P., Sinha, K. (2021). Formulation of advanced SST turbulence model for shock-boundary layer interaction. AIAA AVIATION 2021 FORUM. doi: https://doi.org/10.2514/6.2021-2841
- Ansys, Inc. (2020). ANSYS CFX-Solver Theory Guide Release 2020-R1. ANSYS, Inc., Canonsburg, PA, USA.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Oleg Tryfonov, Olga Shypul, Sergiy Plankovsky, Vadym Garin
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
